129 / 150
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 2. 2017
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
129
сдвига разной степени развития. Соответственно большее значение относится к элементам
крупного масштаба, а меньшие – к следам сдвига разной степени развития. Благодаря
двухмерным параметрам можно идентифицировать отдельные ступени сдвига на профилях
поверхности [18–19], количественно оценивать срезы поверхности. Трехмерный параметр Sq
оценивает всю площадь поверхности, занятую тем или иным типом деформационной
структуры, т.е. дает оценку совокупности структурных элементов, образующих
деформационную структуру. Следовательно, с точки зрения интегральной оценки площади
поверхности, занятой тем или иным типом деформационной структуры параметр Sq является
более объективным. Это же относится и к другим трехмерным параметрам. Таким образом,
при анализе периодических деформационных структур необходимо быть очень
внимательными при выборе того или иного способа количественной оценки рельефа.
Особенно следует обращать на это внимание при попытках разработки критериев
работоспособности деталей машин. Для выявления наличия в рассматриваемой
деформационной структуре одного или нескольких структурных элементов рельефа можно
воспользоваться трехмерной картиной профиля поверхности (рис. 1,
а
) или таким
непараметрическим критерием как график функции распределения ординат профиля (рис. 1,
б
), который является суммарной вероятностью профиля поверхности. На рис. 1,
а
представлен трехмерный профиль поверхности мезополос (указаны стрелками), кроме того
между мезополос можно наблюдать следы сдвига. Совместный анализ графиков и
трехмерного изображения поверхности даст максимальную информацию о деформационной
структуре. Для мезополос полос на рис. 1,
б
можно наблюдать сдвиг экстремума влево и
отметить формированием правого «хвоста» на графике, которые свидетельствует о большем
сосредоточением материала в вершинах. Сравнение проводилось с графиком,
соответствующим следам сдвига, т.к. они являются базовым элементом рельефа.
Рис. 1.
Мезополосы, 3D картина (
а
), график функции распределения ординат профиля (
б
)
Из трехмерной картины видно, что мезополосы представляют собой области
экструзии материала. Правый «хвост» также указывает на наличие дополнительной, кроме
мезополос деформационной структуры на поверхности. Это отдельные следы сдвига
которые развиваются между мезополосами. Соответственно мы можем наблюдать
масштабную иерархию структурных элементов рельефа внутри деформационной структуры.
Характер графика функции распределения ординат профиля для мезополос сохраняется по
меньшей мере до степени деформации 22%.
Другой непараметрический критерий – автокорреляционная функция. Она позволяет
определить радиус корреляции, который показывает размер локальной области со
взаимосогласованной деформацией. По радиусу корреляции можно судить о способности
деформационной структуры каждого типа к структурной самоорганизации с целью
рассеяния энергии нагружения. Для степеней деформации 7-8% были получены следующие
значения: для следов сдвига – 37±9 мкм, для мезополос 27,5±0,4 мкм, для макрополос в
а)
б)